POLUIÇÃO NAS CIDADES

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TEMA 6 – POLUIÇÃO NAS CIDADES 
Serão estudados: 
• Smog fotoquímico (gases poluentes + aerossóis + inversão térmica) 
• Monóxido de carbono 
• Material particulado atmosférico 
 
SMOG FOTOQUÍMICO 
 
A palavra “smog” vem do inglês: smoke (fumaça) + fog (neblina), sendo um termo 
amplamente usado em química ambiental porque reflete o que acontece em cidades 
poluídas nas quais formam-se grandes massas de ar estagnado e com grande 
concentração de poluentes. O smog qualifica-se de fotoquímico porque muitas das 
reações nele envolvidas são influenciadas pela luz solar. 
O smog fotoquímico é produzido pela interação de substâncias poluentes com a luz do 
sol, sendo que os óxidos de nitrogênio são os que iniciam o processo, no qual o ozônio 
tem um rol fundamental. 
A primeira etapa é a formação de NO nos motores de combustão dos automóveis a 
partir de N2 e O2 atmosféricos. N2 e O2 não reagem entre si na temperatura ambiente, 
mas nas elevadas temp. dos motores dos carros reagem para fornecer NO, o qual é 
oxidado rapidamente pelo O3 ou lentamente pelo O2 a NO2. É de se destacar que o 
ozônio, altamente necessário na estratosfera, é um poluente perigoso na troposfera, dado 
que é extremamente oxidante; sua concentração não deve exceder as 0,4 ppm para 
não atingir níveis tóxicos. 
N2 + O2 → 2 NO 
 
NO + O3 → NO2 + O2 
NO2 + hν → NO + O (λ ≤ 430 nm) > estado estacionário 
O + O2 → O3 
 
Estado estacionário: reagentes e produtos formam-se e decompõem-se continuamente, 
mantendo sua concentração praticamente constante. 
Quando esse equilíbrio se rompe, ou seja, quando o NO é oxidado por outros oxidantes 
diferentes do O3, a concentração do O3 na troposfera aumenta, atingindo níveis tóxicos. 
Por outra parte, os oxidantes atmosféricos (O, O3, NO2) podem reagir com COV 
(compostos orgânicos voláteis) procedentes da combustão incompleta dos combustíveis, 
principalmente com olefinas (hidrocarbonetos não saturados, alcenos) para formar 
radicais livres de tipo peróxido, que são oxidantes e podem oxidar o NO a NO2, além de 
formar nesses processos aldeídos (RCHO) e nitrato de peroxilacetila (PAN), que são 
tóxicos e irritantes. 
 
O, O3, NO2 + R-CH=CH-R → R-CHO + R-C(O)OO-NO2 (PAN) + radicais tipo peróxido 
 
Os PAN podem transportar o NO2 longe da fonte de formação do mesmo. 
Os oxidantes atmosféricos têm a vantagem de que através dos processos de oxidação 
formam-se compostos mais solúveis em água que seus predecessores, fato que facilita a 
remoção dos poluentes com a água de chuva. Mas, por outro lado, eles são tóxicos e 
provocam doenças respiratórias. 
 
 
Variação da composição dos gases atmosféricos envolvidos no smog fotoquímico ao 
longo do dia. 
 
Nas primeiras horas da manhã predomina o NO, que vai sendo oxidado rapidamente a 
NO2. Ao mesmo tempo, a concentração de COV (hidrocarbonetos) atinge o máximo 
sobe as 8-9 h., começando a diminuir devido a sua oxidação para aldeídos e PAN. Os 
aldeídos atingem seu máximo perto do meio dia. O ozônio vai aumentando em 
concentração na medida em que as concentrações de NO e COV diminuem, pois já não 
tem a quem oxidar e não é destruído. 
 
Além disso, o O3 pode se decompor pela luz solar para formar oxigênio atômico, o qual 
reage com o vapor de água para formar radicais OH·. 
O3 + hν → O2 + O 
O + H2O → 2 OH· 
Os radicais OH· reagem com o monóxido de carbono procedente da combustão 
incompleta dos motores dos carros para acabar formando mais NO2. 
CO + OH· → CO2 + H 
H + O2 → HO2· 
HO2· + NO → HO · + NO2 
 
O NO2 é um gás amarelo-laranja; por essa razão, o smog dá lugar a um céu de cor 
marrão alaranjado sobre as cidades em dias de poluição intensa. 
 
 
Smog fotoquímico na cidade de São Paulo. 
 
Um mês para os Jogos de Pekín 
Inversão Térmica 
As condições ideais para a formação do somg fotoquímico se dão em dias relativamente 
frios, ensolarados e sem vento, que favorecem o acúmulo de poluentes através da 
chamada “inversão térmica”. 
A inversão térmica ocorre principalmente no inverno, quando o solo fica mais frio e 
absorve calor da camada imediata de ar, que atinge uma temperatura mais baixa que a 
camada imediata superior, de maneira que o ar inferior, mais frio, não sobe, 
interrompendo assim o fluxo de ar entre as altas e baixas camadas da atmosfera. Esse 
fenômeno, aliado à ausência de ventos, agrava fortemente a poluição nos grandes 
centros urbanos uma vez que os poluentes ficam retidos e concentrados no ar inferior. 
 
 
 
Forma-se então uma nuvem poluída que envolve as cidades e impede a dispersão dos 
poluentes, já que não há ventos verticais por elevação do ar na superfície, até se formar 
ventos horizontais. 
 
 
Inversão térmica envolvendo a cidade de São Paulo. 
 
 
Inversão térmica envolvendo a cidade de Madri. 
 
Para eliminar o smog fotoquímico os níveis de emissão dos automóveis devem ser 
reduzidos, através, por exemplo, do uso de catalisadores que minimizem a formação de 
COV e NOx. 
Funções dos catalisadores: 
- oxidam os COV a CO2 e H2O 
- Reduzem os NOx a N2 e O2 
 
Ainda não existem catalisadores 100% eficientes => rodízio de circulação de veículos 
em, por exemplo, São Paulo e Londres, que possivelmente será também proximamente 
implantado em Madri. 
 
MONÓXIDO DE CARBONO 
 
O CO é outro poluente das grandes cidades, fruto da combustão incompleta dos motores 
de combustão. É muito tóxico devido a sua afinidade pela hemoglobina do sangue, 210 
vezes maior que a afinidade do oxigênio. 
Pequenas quantidades de CO inibem a formação do complexo Hb-O2 (oxihemoglobina), 
responsável pelo transporte de oxigênio às células dos organismos aeróbios, formando-
se o complexo Hb-CO (carboxihemoglobina). Desta maneira, a capacidade de transporte 
de oxigênio desde os pulmões pelo organismo através do sangue fica prejudicada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Complexo Heme 
 
 Hemoglobina 
MATERIAL PARTICULADO ATMOSFÉRICO 
 
Materiais particulados são partículas finas de sólidos e/ou de líquidos que se encontram 
suspensas no ar. Em geral são invisíveis, individualmente, ao olho nu, mas 
coletivamente podem formar uma neblina que restringe a visibilidade. Assim, no verão, 
em muitas cidades o céu não é azul, mas branco-leitoso devido ao espalhamento de luz 
pelas partículas suspensas no ar. 
As partículas podem ser de fonte natural ou antrópica, bem como de diâmetros de 
partícula muito variados. 
Em geral se classificam como: 
- partículas grossas: diâmetro > 2,5 µm 
- partículas finas: diâmetro < 2,5 µm 
 
 
 
A concentração de partículas se mede em µg/m3 (material particulado total em 
suspensão, MPTS) e os limites máximos permitidos são: 
Partículas Respiráveis de Alto Risco – MP2,5 
• < 50 µg/m3 p/ 24 horas 
• < 15 µg/m3 – média anual 
As partículas grossas têm um tempo de residência curto na atmosfera, depositam-se no 
solo com bastante rapidez em locais pouco distantes da fonte emissora. 
Já as partículas finas, por serem muito leves, têm altos tempos de residência na 
atmosfera, podendo ser transportadas a locais muito distantes do foco emissor. São 
muito prejudiciais para a saúde, afetando olhos, pele, ouvidos e, principalmente, a 
função respiratória (MP10 ou menores). 
As partículas entre 0,1-10 µm são essenciais na formação de nuvens. 
Em geral, partículas grossas são de fuligem ou inorgânicas, enquanto as finas são 
fuligem e aerossóis de nitrato ou de sulfato. As finas têm caráter ácido devido à 
presença de ácidos não neutralizados e as grossas têm caráter básico, pois seu conteúdo 
assemelha-se ao solo. 
 
Aerossóis (Névoas de NOx e SOx da Figura Anterior) 
Os aerossóis são materiais particulados em suspensão muito finos, de diâmetrode 
partícula muito pequeno, que diminuem a visibilidade nas cidades. 
Formam-se por reação da chuva ácida com amônia, proveniente da decomposição de 
sustâncias orgânicas nitrogenadas (uréia, proteínas, etc.). 
 
H2SO4 + 2 NH3 → (NH4)2SO4 
HNO3 + NH3 → NH4NO3 
 
Tanto o sulfato de amônio quanto o nitrato de amônio são substâncias sólidas a 
temperatura ambiente, mas nas condições atmosféricas são produzidos em forma de 
partículas com diâmetros extremamente pequenos, formando, portanto, aerossóis.